Zdjęcie: Inżynier IVWorks kalibruje źródło plazmy pod kątem wdrożenia w hybrydowym systemie MBE na skalę produkcyjną, zapewniającym wysoką jednorodność i jakość epitaksjalnego wzrostu GaN.
Tranzystor o wysokiej ruchliwości elektronów (HEMT) wykonany z azotku galu (GaN) wykorzystujący opatentowaną technologię selektywnego odrostu reGaN firmy IVWorks Co Ltd z Daejeon w Korei Południowej stał się pierwszym na świecie tranzystorem GaN, który osiągnął maksymalną częstotliwość oscylacji (fmaks) przekraczającej 700 GHz. Zostało to zademonstrowane za pomocą 45-nm układu GaN HEMT opracowanego przez zespół badawczy profesora Dae-hyuna Kima w Szkole Inżynierii Elektronicznej na Uniwersytecie Narodowym Kyungpook i zaprezentowanego 18 czerwca podczas Sympozjum IEEE/JSAP 2026 na temat technologii i układów scalonych VLSI w Honolulu na Hawajach w USA.
Zespół badawczy skonstruował tranzystor GaN o długości bramki 45 nm i osiągnął rekordową wartość fmaks742 GHz, ustanawiając nowy standard wydajności RF w technologii tranzystorów GaN. Urządzenie osiągnęło również rekordową średnią częstotliwość (favg) na poziomie 497 GHz, najwyższą wartość odnotowaną dotychczas w przypadku technologii tranzystorów GaN. Wyniki te dowodzą, że półprzewodniki GaN charakteryzują się wystarczającą konkurencyjnością wydajnościową nawet w zakresie ultrawysokich częstotliwości i mogą stanowić realną platformę dla przyszłych systemów elektronicznych subterahercowych i terahercowych, twierdzi IVWorks.
Chociaż tranzystory oparte na fosforku indu (InP) od dawna dominują w zakresie częstotliwości subterahercowych ze względu na wyjątkowe właściwości transportu elektronów, ich stosunkowo niskie napięcie przebicia ogranicza moc wyjściową i skalowalność systemu. Z kolei GaN oferuje unikalne połączenie wysokiego pola elektrycznego przebicia, wysokiej gęstości mocy i doskonałej odporności termicznej, co czyni je atrakcyjnymi kandydatami do zastosowań wysokoczęstotliwościowych i wysokomocowych nowej generacji. Jednak osiągnięcie wydajności ultrawysokiej częstotliwości z GaN pozostaje istotnym wyzwaniem. Aby pokonać te ograniczenia, zespół badawczy zastosował zaawansowany proces bramkowania 45 nm i zoptymalizowaną architekturę urządzenia, aby zmaksymalizować wydajność wysokoczęstotliwościową.
Kluczowym czynnikiem była opatentowana przez IVWorks technologia selektywnego odrostu reGaN. Opracowana wyłącznie przez IVWorks, reGaN selektywnie odrasta silnie domieszkowany GaN typu n w obszarach źródła i drenu, znacząco zmniejszając rezystancję styku. Jako współpartner badawczy w tym badaniu, IVWorks wykazało rzekomo doskonałą jednorodność procesu na całym 4-calowym waflu i osiągnęło wyjątkową powtarzalność. Ponadto firma zmniejszyła rezystancję styku odrostu (Rint) do 0,027Ω-mm, zbliżając się do teoretycznego limitu osiągalnego przy odpowiednim stężeniu nośników.
„Te badania przesuwają granice wydajności RF tranzystorów HEMT GaN na nowy poziom i demonstrują potencjał półprzewodników GaN w zastosowaniach ultrawysokiej częstotliwości poprzez pierwszą na świecie demonstrację tranzystora HEMT GaN o częstotliwości h przekraczającej 700 GHz” – mówi profesor Dae-hyun Kim. „Badanie jest szczególnie istotne jako udany przykład współpracy przemysłu z uczelnią, łączącej zaawansowane technologie wzrostu epitaksjalnego i ponownego wzrostu z przemysłową wiedzą specjalistyczną uniwersytetu w zakresie badań nad urządzeniami i obwodami” – dodaje.
„Bazując na tym osiągnięciu, planujemy jeszcze bardziej przyspieszyć rozwój urządzeń elektronicznych GaN nowej generacji, ukierunkowanych na aplikacje o częstotliwości terahercowej w komunikacji 6G i zaawansowanych technologiach obronnych”.
Firma IVWorks twierdzi, że osiągnięcie to dodatkowo podkreśla rosnący potencjał technologii GaN w zakresie wykraczania poza tradycyjną elektronikę częstotliwości radiowych i mocy, wkraczając w nowe zastosowania subterahercowe i terahercowe, w tym komunikację 6G, zaawansowane systemy radarowe, komunikację satelitarną i elektronikę obronną nowej generacji.
„reGaN to kluczowa technologia, która przeszła już kwalifikację jakościową w dużej odlewni i została wdrożona do produkcji seryjnej” – mówi Young-kyun Noh, dyrektor generalny IVWorks. „To osiągnięcie dowodzi, że nasza platforma reGaN oparta na hybrydowym MBE jest nie tylko gotowa do produkcji, ale także stanowi kluczową technologię dla elektroniki GaN nowej generacji subterahercowej i terahercowej” – dodaje. „Jesteśmy dumni, że technologia IVWorks przyczynia się do osiągnięcia wiodącego na świecie kamienia milowego w badaniach naukowych”.
Czas publikacji: 06.07.2026